USS与SNS利用中子衍射技术探查AHSS残余应力 助力轻量化、高强度部件设计

据外媒报道，美国钢铁公司（United States Steel Corporation，USS）的研究人员最近在美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）旗下的散裂中子源（Spallation Neutron Source，SNS）利用中子（neutrons）提升了液压成型先进高强度钢（hydroformed AHSS）的特性以及该材料在制造过程中如何应对残余应力（residual stress）。

USS的行业研究工程师Lu Huang表示：“由于该款新材料含有残余奥氏体（retained austenite），我们需要更好地了解其性能。该材料可更好地应对冲压或液压成型等制造工艺，有助于设重量更轻、强度更高、更为耐用的汽车零部件，同时还能降低设计难度。”

Huang表示，SNS的VULCAN仪器是该研究领域内最好的工装，其能够从空间角度解析部件内的残留应力。VULCAN能在真实的工况下容量并调节在观察中的大型车用零部件。

中子衍射（Neutron diffraction）可采用无损测量方法，探查先进高强度钢零部件内的残留应力，从而观察液压成型零部件的内在属性，并利用不同截面观察，提供详细的格构（lattices）。

研究人员利用计算机仿真技术梳理残余应力分布的相关数据，查看能否提升工程师的零部件设计与制造建模。

Huang表示：“车辆在持续地经历机械疲劳（fatigue）、周期性变化力（cyclic force），车企希望确保车辆在某一使用周期内的安全性。零部件内的残余应力会影响其疲劳性能（fatigue performance）。然而，残余应力对疲劳性能的影响通常未纳入到计算机仿真中，因为缺少足量的残留应力或经验证的材料建模。”

Huang表示：“我们认为，仿真及测试将帮助科研人员及工程师了解汽车零部件的疲劳性能以及不同制造工艺对其的影响。我们实验中获得的残余应力数据将有助于设定新的精度实例、验证规划及残余应力的预期或建模的材料选择。”（本文图片选自phys.org）